Нові докази нарешті підтверджують теорію про те, як зорі подрібнюються чорними дірами

Моделювання показує швидке формування акреційного диска. (Джеймі Ло-Сміт і Енріко Рамірес-Руїс)

Коли зірка наважується наблизитися до a Чорна діра , ми знаємо - загалом - що відбувається. Інтенсивні приливні сили розривають зірку на частини, що називається подією приливного зриву, вивільняючи останній спалах світла перед тим, як уламки зірки пройдуть за горизонт подій.

Точні деталі цього поглинання було дещо важче визначити. Теоретично, уламки повинні об’єднатися в диск, коли вони обертаються і падають на чорну діру, але більшість подій приливних зривів (TDE), які нам вдалося спостерігати, не демонструють жодних доказів рентгенівського випромінювання, яке могло б визначити наявність цей акреційний диск.

«У класичній теорії спалах TDE живиться від акреційного диска, який створює рентгенівське випромінювання з внутрішньої області, де гарячий газ спіралі потрапляє в чорну діру». – сказала астроном Тіара Ханг Каліфорнійського університету Санта-Крус.



«Але для більшості TDE ми не бачимо рентгенівські промені — вони здебільшого світять в ультрафіолетовому та оптичному діапазоні хвиль — тому було припущено, що замість диска ми бачимо випромінювання від зіткнення потоків зіркового сміття».

Це змусило деяких астрономів припустити, що подія зоряного припливу надто коротка для формування акреційного диска. Але нові дослідження показали інше. Використовуючи оптичні та ультрафіолетові спостереження за подією приливного зриву, астрономи знайшли чіткі докази зміни світла, очікуваного для обертового акреційного диска.

«Це перше надійне підтвердження того, що акреційні диски утворюються в цих подіях, навіть коли ми не бачимо рентгенівських променів», сказав астрофізик Енріко Рамірес-Руїс UCSC.

Подія, про яку йде мова, сталася в центрі галактики під назвою 2MASS J10065085+0141342, на відстані 624 мільйонів світлових років від нас.

Наприкінці 2018 року астрономи помітили яскравий спалах, який вказував на те, що надмасивна чорна діра в ній руйнує зірку, і дослідники налаштувалися, щоб спостерігати за еволюцією світла на різних довжинах хвиль. Вони назвали припливну подію AT 2018hyz.

Пізніше вони змогли підрахувати, що надмасивна чорна діра, яка в кілька мільйонів разів перевищує масу Сонця, порушила зірку. Але в спектроскопічних спостереженнях було також щось інше - подвійний пік у так званому випромінюванні Бальмера, що виникає, коли електрони в атомах водню переходять на нижчий енергетичний рівень.

«У мене відвисла щелепа, і я одразу зрозумів, що це буде цікаво» сказав астрофізик Раян Фолі UCSC, який помітив дивний підпис. «Те, що виділялося, так це воднева лінія — випромінювання газоподібного водню — яка мала профіль із подвійним піком, який був несхожий на будь-який інший TDE, який ми бачили».

Цей подвійний пік широкого випромінювання Бальмера в активному ядрі галактики інтерпретується як доказ наявності акреційного диска. Там, де ці лінії потрапляють у спектр, можна виявити ознаки руху в їх доплерівському зсуві.

Хвилі світла, які випромінює щось, що рухається до нас, скорочуються до синьої сторони спектра або зміщуються в блакитний колір. Але світлові хвилі від об’єкта, що віддаляється, подовжуються або зміщуються в червоний колір. Ви можете побачити приклади обох на діаграмі нижче:

( ATNF/CSIRO )

Коли ви дивитеся на щось на кшталт диска під правильним кутом, ви побачите ознаки обох цих зсувів — синього зсуву з боку, що обертається до вас, і червоного з боку, що обертається вбік. Його можна використовувати не тільки для визначення обертання, але й для визначення швидкості цього обертання.

'Я думаю, що нам пощастило з цим,' сказав Рамірес-Руїс , який у 2018 році став співавтором а стаття, що представляє уніфіковану модель подій приливних зривів .

«Наше моделювання показує, що те, що ми спостерігаємо, дуже чутливе до нахилу. Є бажана орієнтація, щоб побачити ці подвійні піки, і інша орієнтація, щоб побачити рентгенівське випромінювання».

Оскільки AT 2018hyz продовжував розвиватися протягом кількох місяців, команда продовжувала проводити спостереження на різних довжинах хвилі, порівнюючи їх з іншими TDE, а також із моделюванням і моделями.

Вони визначили, що акреційний диск складається приблизно з 5 відсотків початкової маси зірки - і що він утворився неймовірно швидко, протягом місяця.

Інтерпретація команди походження диска для випромінювання Бальмера з подвійним піком не є самотньою. Незалежно міжнародна група дослідників на чолі з астрономом Філом Шортом з Единбурзького університету в Шотландії дійшла такого ж висновку.

В додрукарський папір подано до Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства , Шорт і його команда зазначають, що «AT 2018hyz є першим TDE, в якому спостерігаються чіткі лінії випромінювання з подвійним піком, і забезпечує переконливі докази того, що акреційні диски утворюються принаймні в деяких TDE і є значним джерелом спостережуваної світності». .

Однак ще є таємниці, які потрібно розгадати. Шорт і його команда зазначають, що подвійні піки з’явилися лише на короткий час перед тим, як зникнути, і вони не знають, чому. Крім того, Ханг та її команда звертають увагу на відсутність подвійних піків в інших спостереженнях TDE.

Обидві групи припускають, що в майбутньому ми могли б звернути пильнішу увагу на TDE.

Дослідження команди Хунга було прийнято Астрофізичний журнал , і доступний на arXiv .

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.